全 文 ：　[收稿日期] 2007 10 12
　[基金项目] 湖北省科技厅与湖北省财政厅资助项目(鄂科技发计[ 2006] 82号)
　[第一作者简介] 崔文杰(1978 ),女 ,黑龙江牡丹江人 ,硕士研究生 ,研究方向为作物遗传育种.
　[通讯作者] 费永俊 , E-mai l:fy j9599@yahoo.com.cn
寒热胁迫下宜昌楠的生理生化响应
　　崔文杰 ,费永俊 ,向　娟　(长江大学园艺园林学院 ,湖北 荆州 434025)
[ 摘要] 以宜昌楠(Machilus ichangensis Rehd.et Wils)为材料 ,以 20 ℃为对照 , 分别测定了宜昌楠在高温(40
℃、35 ℃、30 ℃)胁迫下和低温(-10 ℃、-5 ℃、5 ℃)胁迫下的电解质渗透率 、丙二醛(MDA)含量 、脯氨酸
(P ro)含量 、过氧化物酶(POD)活性等生理生化指标。结果表明 , 在高温和低温胁迫处理后 ,宜昌楠叶片的
电导率和丙二醛含量增大 ,游离脯氨酸大量累积 , 过氧化物酶活性升高 , 并且随着寒热胁迫强度的增强而继
续呈显著上升趋势。
[ 关键词] 宜昌楠(Machilus ichangensis Rehd.et Wils);寒热胁迫;生理生化;抗性
[ 中图分类号] Q945.78;Q949.747.5 [ 文献标识码] A　　[文章编号] 1673 1409(2008)01 S018 03
随着香樟黄化 、白化病害的逐年显现 ,目前尚无良方根治这一生理病害 ,许多园林工作者正从物种多
样性着手寻找替代香樟的树种 。宜昌楠(Machi lus ichangensis Rehd.et Wils)属樟科桢楠属常绿乔木[ 1] ,
为国家二级保护植物 ,是我国特有的珍稀树种 。历史上 ,楠 、樟 、梓 、桐被人们称为 4大名木 ,而楠木被冠以
其首 。然而 ,多年来 ,人们对这一珍贵树种的资源培育和开发利用却十分薄弱。多数种类常年沉睡于深山
老林中无人问津 ,人们对楠木属植物的研究也不多 ,现有报道也仅仅局限于少数种类在种群生态学和生长
特性等方面作过调查研究[ 2] 。本研究旨在通过研究寒热胁迫下宜昌楠抗性生理指标的变化 ,初步探讨宜
昌楠在寒热胁迫下的伤害与适应性情况 ,以便能更好地开发利用宜昌楠。
表 1　寒热胁迫对宜昌楠的生理指标的影响
Table 1　The effect of cold and heat stress on the Physiological indicators
of Machilus ichangensis
温度
/ ℃
电解质渗透率
/ %
MDA 含量
/(μmo l/ gFW)
游离 P ro 含量
/(μg/ gFW)
POD活性
/(■D470/ min· gFW)
40 37.24bB 8.72aA 39.6abA 7.76aA
35 20.69cCD 6.89aAB 23.63cdAB 7.07aA
30 10.45dD 4.03bcBC 13.63dB 4.84aA
20(CK) 9.31dD 2.56cC 11.94dB 4.39aA
5 16.97cdCD 4.36bcBC 27.75bcAB 5.24aA
-5 23.56cC 6.28abAB 23.63cdAB 6.58aA
-10 52.04aA 7.59aAB 41.05aA 7.76aA
　　注:数字后同列英文小写代表显著性差异 ,大写代表极显著性差异。
1　材料与方法
1.1　材料
材料取自湖北省荆州市森生植物研究所园内种子繁殖的一年生宜昌楠幼苗 。
1.2　生理指标的测定
电解质渗透率 、游离脯氨酸(Pro)含量 、丙二醛(MDA)含量 、过氧化物酶(POD)活性的测定按参考文
献[ 3]的方法进行。差异显著性采用 DPS 统计软件进行分析 ,Duncan s新复极差法多重比较 。
2　结果与分析
2.1　寒热胁迫对宜昌楠质膜电解
　 　质渗透率的影响
由表 1可知 ,宜昌楠经30 ℃、
35 ℃、40 ℃高温处理后 ,其质膜
透性的变化较大 ,温度越高质膜
透性越大 , 40 ℃与 35 ℃、30 ℃、
20 ℃有极显著差异 , 35 ℃与 30
℃、20 ℃也有显著差异 。说明高
温对宜昌楠叶片细胞的伤害是明
·18· 长江大学学报(自然科学版)　2008年 3月 第 5卷第 1期:农学Journal of Yangtze University(Nat Sci Edit)　Mar.2008 , Vo l.5 No.1:Agri Sci
显的 。
同样由表 1可以看出 ,与20 ℃对照相比 ,当宜昌楠受到高温或低温温度胁迫时 ,电导率都有所增加 ,
并随着寒热胁迫强度的增强而继续增加 , -10 ℃与5 ℃、-5 ℃有极显著差异 , -5 ℃与 20 ℃有显著差
异。这表明当宜昌楠受到低温逆境影响时 ,细胞膜遭到破坏 ,膜透性增大 ,从而使细胞内的电解质外渗 ,以
致浸提液的电导率增大 ,也说明宜昌楠膜透性增大的程度与逆境胁迫强度有关 。
2.2　寒热胁迫对宜昌楠MDA含量的影响
由表 1可知 ,随着温度的增加 ,宜昌楠叶片中的 MDA 含量呈递增趋势。40 ℃与 30 ℃、20 ℃有极显
著差异 ,35 ℃与 30 ℃、20 ℃也有显著差异 ,且 35 ℃与 20 ℃有极显著差异;同样由表 1可得知 ,低温胁迫
后 ,随着低温胁迫强度的增加 ,宜昌楠幼苗叶中 MDA含量增加 , -10 ℃与 5 ℃有显著差异 ,与 20 ℃有极
显著差异;-5 ℃与 20 ℃也有显著差异 ,且 30 ℃和 5 ℃时 MDA 含量明显高于对照 ,并随着寒热胁迫温
度的增强而增大 。这表明宜昌楠在受到寒热胁迫时 ,机体本身代谢功能特别是保护酶系统的调节失去平
衡 ,导致活性氧产生过剩 ,膜脂过氧化作用加强。
2.3　寒热胁迫对宜昌楠游离 Pro含量的影响
经过 30 ℃、35 ℃、40 ℃的高温处理和 5 ℃、-5 ℃、-10 ℃的低温处理 ,宜昌楠游离 Pro 含量大量积
累(表 1)。高温处理 30 ℃、35 ℃、40 ℃的游离 Pro 含量分别是 13.63 、23.63 、39.6 ,分别为对照的 14.15
%、97.9 %、231.66%,且 40 ℃与35 ℃、30 ℃、20 ℃有显著差异 ,并与30 ℃、20 ℃有极显著差异;低温处
理 5 ℃、-5 ℃、-10 ℃的游离 Pro 含量分别是 18.23 、27.75 、41.05 ,分别为对照的 52.68 %、132.41 %、
243.80 %, -10 ℃与-5 ℃、5 ℃、20 ℃间存在显著差异 , -5 ℃与 20 ℃存在显著差异 ,并且-10 ℃与 5
℃、20 ℃之间存在极显著差异。可见 ,寒热胁迫均能引起游离 Pro 含量的变化。
2.4　POD、MDA与膜透性三者之间的相关性
表 2　宜昌楠生理指标间相关系数
Table 2　Correlation coefficient between the Physiological indicators
of Machilus ichangensis
电解质渗透率 M DA 含量 游离 Pro含量 POD 活性
电解质渗透率 1.000 00
MDA 含量 0.822 57＊ 1.000 00
游离 P ro 含量 0.925 79＊＊ 0.854 22＊＊ 1.000 00
POD活性 0.871 74＊＊ 0.982 76＊＊ 0.860 09＊＊ 1.000 00
　　注:d f=6 , r 0.05=0.707 , r0.01 =0.834
　　MDA 和电解质渗透率
是植物衰老与逆境表现的特
征指标 。将测定的 MDA 含
量与电解质渗透率作相关性
分析 ,发现二者之间呈显著
性正 相 关 , 相 关系 数 为
0.822 57(表 2)。 POD 与
MDA 二者之间呈正相关 ,
相关系数为 0.982 76 ,达到
极显著水平(表 2)。
3　讨论与小结
3.1　讨论
(1)寒热胁迫与电解质渗透率 、MDA 含量的关系　由于高温或低温胁迫 ,细胞内活性氧代谢的平衡
被破坏 ,从而导致活性氧的产生 ,活性氧的毒害之一是引发或加剧膜脂过氧化作用 ,造成细胞系统的损伤 ,
因而作为膜脂过氧化产物 ,MDA 含量的变化是质膜损伤程度的重要标志之一。电解质渗透率也是反映
植物组织受胁迫后细胞原生质膜透性大小的重要指标 。细胞质膜透性变化是鉴定植物抗寒性较常用的方
法 ,已被广泛应用[ 7 , 8] 。叶片质膜透性的变化可以反映逆境对细胞膜的伤害程度 ,相对质膜透性与植物细
胞膜受伤害的程度成正相关 。本研究中 ,随着低温胁迫程度的加深 ,宜昌楠叶片中相对质膜透性值和
MDA 含量逐渐升高 ,表明膜脂过氧化程度加剧 ,质膜受伤害程度不断加深。
(2)寒热胁迫与 POD的关系　POD是膜保护系统的组成成分之一 ,能在逆境中清除植物体内的活性
氧 ,维持体内的活性氧代谢平衡 ,保护膜结构 ,减轻有毒物质对活细胞的毒害 ,延迟和阻止细胞结构的破
坏 ,使组织保持活力 ,从而使植物在一定程度上忍耐抵抗逆境胁迫[ 9] 。POD 与 MDA 相关系数为
0.982 76 ,达到极显著水平。这一方面是宜昌楠在高温或低温胁迫下活性氧累积加剧了膜脂过氧化作用 ,
·19·第 5 卷 第 1 期:农学 崔文杰等:寒热胁迫下宜昌楠的生理生化响应 　
导致体内 MDA 的积累 ,而 MDA 积累量还未达到能反过来抑制 POD 等保护酶的活性的程度 ,即活性氧
的积累水平还处在膜脂过氧化作用酶促和非酶促防御体系所能调控的阈值范围内[ 10 , 11] 。另一方面与宜
昌楠叶片 POD在寒热胁迫中反应的复杂性和作用的非专一性有关 。
(3)寒热胁迫与脯氨酸的关系　脯氨酸也被认为是植物在逆境胁迫下的产物 。它是一种水合能力较
强的氨基酸 ,其含量的增加有助于细胞持水和生物大分子结构的稳定[ 12] 。大量的测试结果表明 ,脯氨酸
的积累与细胞的脱水有关 ,由于胁迫引起脱水 ,因此发生脯氨酸的积累 。它的积累除可起到渗透调节外 ,
更重要的是对膜脂和蛋白起到保护作用 ,防止活性氧对膜脂和蛋白的过氧化作用[ 13] 。植物的抗性与脯氨
酸的含量存在相关性[ 14] 。由此可以认为寒热胁迫下宜昌楠叶片内脯氨酸的升高也有助于提高它的抗性 ,
因此可以认为叶片内脯氨酸含量的高低可作为衡量宜昌楠的抗性指标。
3.2　小结
正常情况下 ,植物体内各项代谢的生理生化过程都是比较稳定而协调的 ,当植物受到逆境胁迫时 ,植
物体内的各种代谢活动都会由于某种因素的影响而失调 ,使植物对逆境作出反应[ 15] 。本研究结果表明 ,
当宜昌楠受到寒热胁迫时 ,宜昌楠叶片的电导率和丙二醛含量增大 ,游离脯氨酸大量累积 ,过氧化物酶活
性升高 ,并表现出在较低的胁迫温度下 ,宜昌楠能正常生长 ,这说明宜昌楠具有一定的抗热和抗寒性 ,能通
过一系列保护性的生理生化反应来适应寒热胁迫 ,以减轻伤害 ,但随着胁迫温度的增强 ,宜昌楠的外部形
态和生理变化较大。近年来 ,植物寒热胁迫的研究已引起了植物生理研究者的广泛重视 ,宜昌楠是一种重
要的绿化树种 ,而其对环境的适应性和逆境抗性还有待进一步研究。
[参考文献]
[ 1]中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志(第 31卷)[ M] .北京:中国科学出版社 , 1982.125.
[ 2]李冬林 ,金雅琴 ,向其柏.我国楠木属植物资源的地理分布 、研究现状和开发利用前景[ J] .福建林业科技 , 2004 , 31(1):6～ 9.
[ 3]李合生.植物生理生化实验原理和技术[ M] .北京:高等教育出版社 , 2001.114 , 258～ 261.
[ 4]王宝山.生物自由基与植物膜的伤害[ J] .植物生理学通讯 , 1998 , 24(2):12～ 16.
[ 5]文建雷 ,薛智德 ,胡景江.玫瑰的抗寒性与质膜透性[ J] .西北林学院学报 , 2000 , 15(4):16～ 20.
[ 6]黄永红 ,沈洪波 ,陈学森.杏树抗寒生理研究初报[ J] .山东农业大学学报(自然科学版), 2005 , 6(2):191～ 195.
[ 7]利容千 ,王建波.植物逆境细胞及生理学[ M] .武汉:武汉大学出版社 , 2002.164～ 165.
[ 8]郑小林 ,胡木林 ,罗晓莹.假俭草低温胁迫的伤害与适应[ J] .草业科学 , 2002 , 19(7):55～ 57.
[ 9] Qian Y L , Ball S , T an Z , et a l.Low tem perature toleran ce of six cu lti vars of bu ffalogras s[ J] .Crop Sci , 2001 , 41:1174～ 1178.
[ 10] 汤章成.逆境条件下植物体脯氨酸的累积及可能意义[ J] .植物生理学通讯 , 1984 , (1):15～ 27.
[ 11] 王翼川 ,李志军 ,徐雅丽 ,等.低温胁迫对海岛棉幼苗生理生化特性的影响[ J] .中国棉花 , 2001 , 28(5):13～ 14.
[ 12] C lef f M D.Proline accumulation du ring the environmental st res s[ J] .Crop Sci , 1983 , 23:23～ 26.
[ 13] 董美玲.水分胁迫下几种燕麦品种的一些生理生化变化及其与植物抗旱性的关系[ D] .兰州:甘肃农业大学 , 1995.
·20· 　 长江大学学报(自然科学版) 2008年 3 月
acters of seven g rape varieties of Vitis vini f era cultivated in large plastic house were
studied by means of filed experiment and indoor determintion.The results showed that
Victoria had the best comprehensive characters and could be popularized to some extent;
Hongmulage ,Yanxuan 5 , Fenghuang 51 , Zaozi w ere secondary;9307 and Yo tomi Rosa
were the poores t.
Key words:Vi tis vini f era L.;phonological period;grow th and bearing habit and charac-
teristics;fruit quality
018 Response of Cold and Heat Stress on Physiological Biochemistry of Machilus ichangensis
Rehd.et Wils
CUI Wen-jie , FEI Yong-jun ,XIANG Juan　 Col leg e o f Hort icul ture an d Gardening , Yang tze Universi ty , J ingzhou ,
Hubei 434025 , China
Abstract:The material w as Machi lus ichangensis Rehd.et Wils w ith normal temperature
as the contras t.Leaves of Machilus ichangensis were treated under low temperature(5
℃、-5 ℃、-10 ℃)st ress and high temperature(30 ℃、35 ℃、40 ℃)s tress.The re-
sult s showed the electrolyte leakage and malondialdehyde(MDA)content in leaves were
larger than normal , f ree proline was g reatly accumulated , meanwhile , the activity of
peroxidase(POD)was also increased.With the cold and heat st ress intensity continue to
show an upward trend , it w as analy sed that the Machi lus ichangensis had a strong cold-
resistance and hot-resistance , and could adapt to cold and heat temperature stress and
injury through a series of phy siological and biochemical reaction.This also indicated that
the injure deg ree of Machi lus ichangensis was related to s tress intensity , and concerned
w ith the Machilus ichangensis resistance.
Key words:Machi lus ichangensis Rehd.et Wils;cold and heat stress;physiological;re-
sistance
021 Study on Domestication of Wild Lycoris radiata Herb
GUOYong-bing 　(Co llege o f Hor ticu lture and Gard enin g ,Yangtze Universi ty , J ingzhou , Hubei 434025 , Ch ina)
LEI Ze-xiang 　
Col lege o f Hort icul ture an d Gardening ,Y angtz e Univer sity , J ing zhou , H ubei 434025 , China;
Department o f Environmenta l Science and Eng ineering , Zhong ka i Universi ty o f A gr iculture an d
Technolog y , Guangzhou , Guangdong 510225 , China
WU Ya-peng ,FEI Yong-jun 　(Col leg e o f Hor ticu lture and Garden ing , Yang tz e Univer sity , J ing zhou , H ubei 434025 , Ch ina)
Abstract:The domestication of w ild Lycoris radiata Herb was studied on biological ,
morphological and anatomical characteris tics.The results indicated that there was a cer-
tain difference betw een the populations of the w ild and the domes ticated L.radiata be-
cause of their different habitat s.The bolting phase , flowering phase and flow er overripe
phase of L.radiata , which was domes ticated and cultivated for 3 years , became earlier.
The leaf area was smaller than that of w ild L.radiata , w hile the number of leaf , bulb di-
· Ⅲ·